Устройство для контроля параметров Советский патент 1983 года по МПК G05B23/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ

Изобретение относится к области централизованного контропя и может быть использовано при цифровой обработке И№формации о состоянии .объекта, поступающей в вычислительное устройство системы централизованного контроля как от автоматических датчиков, так и вручную. По основному авт. св. № 849512 известно устройство для контроля параметров, содержащее запоминающий блок, умножитель, ВХРДИ4 соединенный с выходом, блока задания корректирующих коэффициентов, а вьхходом - со входом первого блока сравнения, и первый сумматор, а также счетчик и последо1зательно соединенные блок выбора минимального значения и первый блок вычитания, по следовательно соединенные первый ключ, блок выбора максимального значения, второй блок вычитания, второй блок сра& нения и второй ключ, последовательно соединенные первый квадратор, второй сумматор и йервый делитель и последова- цельно соединенные второй делитель, вго рой квадратор, третий блок вычитания и блок вычисления квадратного корня, причем выходы первого сумматора и первого блока сравнения подключены соответственно к первым входам второго делителя и первого ключа, входы счетчика, блока выбора минимального значения, первого v сумматора и первого квадратора и второй вход первого ключа соединены с выходом запоминающего блока, выход счетчика подключен ко входу блока задания коррек тирующих коэффициентов и ко вторым входам первого и второго делителей, вторые выходы первого и второго блоков сравнения подключены соответственно к первому и второму входам запоминающего блока, выход первого блока вычитания подключен ко второму входу первого блока сравнения, а второй вход - к выходу второго делителя и ко вторым входам второго блока вычитания и второго ключа, вторые: входы умножителя и третьего блока вычитания подключены соответственно к выходам блока вычисления квадратного корня и первого делителя, а второй вход, второп блока сравнения подсоединен к выходу умножгитепя Известное устройство обрабатывает выборки ограниченного объема, так как значения корректирующих коэффициентов табулированы только для WS 50, гйе М объем выборки, что приводит к невысокой достоверности результатов контроля параметров в случае их сильного лекажекия помехами, когда ограниченный объ..-ем выборки недостаточен для получения :достоверных результатов. Предварительный расчет значений корректирующих коэффициентов для Ц 7 50 связан с необходимостью выполнения тру доемких вычислений, а хранение коррек тирующих коэффициентов в блоке задания корректирующих коэффиииентов приводит к увеличению аппаратурных затрат. Целью изобрететш является повышение достоверности результатов контроля. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля параметров введены третий ключ и последовательно соединенные третий блок сравнег ния, четвертый ключ и блок функционального преобразования, выходом подключен ный ко входу умножителя, второй выход третьего блока сравнения через третий ключ соединен со входом блока задания корректирующих коэффициентов, а вход третьего блока сравнения и вторые входы третьего и четвёртого ключей подключены к выходу счетчика. Работа устройства заключается в следующем. Для получения исходной выборки объема и определяются статистические характеристики (среднее значение vvitvi и среднее квадратичное отклонение Оth) и корректирующий множитель (значени заданной доверительной вероятности, равной обычно 0,95, зависит от объема выборки). Выбирается минимальное значение из исходной выборки wiiviCj и проверяется выполнение условия |Х ;; CV -Vn Ь jy/cTtvi ТГСИ . С) Если это условие выполняется, то удаляется из исходной выборки как недостоверное, искаженное помехами и описанная процедура повторяется до тех пор, пока условие (1) не нарушится. После каждого удаления недостоверного минимального значения объем выборки уменьшается на единицу, указанные ставстрческие характеристики пересчитыватся, и задается яругов зйачение коррекирующего коэффициента, соответствуюего фактическому объему выборки. При нарушении условия (1) подвергаютя последовательной проверке максималь вые значения вз оставшейся выборки анаогично описанной выше процедуре npt ерки минимальных значений. Значения корректирующих коэффициентов ;уРи,1,Для П$5О содерясатся в блоке заан1Ш корректирующих коэффшшентов, редставляющем совокупность запомина щих элементов (регистров), в которых хранятся константыi Т ЕИЗВ сйучае И 7 5О значения У вЫисге1ются по формуле при заданной до- верительной вероятности Ъ 0,95; )2 i-5+U(ViHb+U(ViMlU(.«)|6Wn-5) где Л) (Vt) Ц) (1 ) функция, обратная функции нормального распределения. Зависимость (2) реализуется блоком функционального преобразова 1ия. После удаления всех недостоверных значений за истинное значение измеряемого, параметра принимается среднее значение для оставшейся выборки. На чертеже представлена блок-схема , пред/iaraeMoro устройства. Устройство содержит запоминающий блок 1, информационный вход которого является входом устройства, счетчик 2, блоки выбора минимального 3 и максимального 4 значений, первый 5 и второй 6(накапливающие) сумматоры, первый 7и второй 8 делители, блок 9 задания корректирующих коэффициентов, первый 10 и второй 11 1шадраторы, первый 12, второй 13 и третий 14 блоки вычитания, блок 15 извлечения квадратного корня, умножитель 16, первый 17, второй 18 и третий 19 блоки сравнения,первый 2 О второй 21, третий 2 2 и четвертый2 3 ключи и блок24функ1шональногопреобразования. Блок 3 выбора мтш«(ального значения содержит элемент памяти и элемент сравнения по минимуму, причем первый и вто рой входы элемента сравнения по минимуму подключены соответственно к входному .зажиму блока 3 выбора минимального значения и к первому выходу элемента памяти, вь1ход элемента сравнения по .минимуму подключен ко входу элемента , памяти, а выход элемента памяти выходному зажиму блока выбора мв(ш Мального значения. , Блок 4 выбора максимального значе« ШШ аналогичен блоку 3 выбора минимального значения, за исключением того, что в него входит элемент сравнения по максимуму. Блок 9 задания корректирующих фииневтов представляет совокупность запоминакяцйх элементов (регистров), в KOTOjaix хранятся констакты, зависящие от объема выборси. Блок 24 функиионаиыго чэ преобразования реалдаует зависш 1ость (2), т.е. по значению объема вьтборки И определяет вепичйнуу (и } и содержит набор нелинейных преобразователей. . Устройство работает при автоматическом сборе инфору1ации следующим образом На вход устройства подаются измедаи ные через определенные интервалы време

ни VL оцифрованные значения X i| сигнала датчика измеряемого параметра, которые фиксируются в запоминающем блоке 1. Полученная исходная ылборка из запоминающего блока 1 поступает на счетчик 2 где определяется ее объемы, на блок 3 выбора минимального значения, где определяется Минимальное значение У ЕЙ из полученной выборки, на первый 5 накапливающий сумматор, в котором опрешгляется сумма всех значений выборки .| v(ii) , на второй 11 квадратор./тде

значения ХСЬ Звозводятся в квадрат, и

на первый 20 ключ. . Работа счетчика 2 прекращается по истечении некоторого заданного отрезка времени, определяемого из соображений достаточности выборки и требований быстродействия устройства. Сигнал на запуск счетчика 2 и сигнал для прерывания счета подаются программным блоком, который задает портдок опроса датчиков, интервал времени между последовательными опросами одного и того же датчика И ъремя счета выборки,Программный бло

и цепи управления счетчиком 2- на схеме не показаны.и

Полученная сумма выхода первого 5 накапливающего сумматора подается на первый вход первого 7 делителя, на второй вход которого подается значение объема выборки с выхода счет- чика 2. С Еыхода 7 делителя среднеезначение выборки

.СиГ-ТГ1 1-Ьи .

i-l

где вычисляется опен среднего квадратного отклонения выборки (f Ги.

Значение объема выборки ji подается

на первые входы третьего 22 и четвертого 23 ключей и на вход третьего 19 блока сравнения, в котором сравнивается/ с предельным значением Ьг,. Если liS 50, то третий 19 блок сравнения вы

дает сигнал I, идущий с его первого выхода на второй вход третьего 22 ключа, который открывается и пропускает значение на блок 9 задания корректирую ющих коэффициентов. Четвертый 23 ключ при этом закрыт сигналом О, поданным на его второй вход со второго выхода третьего 19 блока сравнення,

Если 7 50, то третий 22 ключ за, крывается по сигшлу О, идущему на его второй вход с первого выхода третьего 19 блока сравнения, а четвертый 23 ключ открывается по сигналу 1, поступающему на его второй вход со второго выхода третьего 19 блока сравнения, и пропускает значение объема выборки V на блок 24 функционального преобразования, который реализует зависимость (2).

Таким, образом, в зависимости от объема выборки , значение корректирующего коэффициента иЗ за дается либо блоком 9 задания корректирующего коэффициента (еслиП 5О),.либО блгасом 24 фу.нкцйо- нального преобразования (если vi 50) и поступает на второй вход умножителя 16, на первый выход которого подается onetoca среднего квадратичного отклонения eft и с выхода блока 15 извлечения квадратно; го корня. 686 через первый 10 квадратор подается на -. первый вход третьего 14 блока вычвтатш.. С выхода второго 11 квадратора зю 4eHHeJxCfc;j35 подается на втортй 6 накапливающий сумматор, где определяется .Z |x ti Полученная сумма поступает ва первый вход второго 8 деянтеля, на второй вход которого подается зр чешзе объема выборки ,У1 с выхода счетчика 2. . С выхода второго 8 делителя второй начальный статистический момент вы6о( ки. . /;. /tJla.twl подается на второй вход третьёзго 14 .ка вычитания, в которсад определяется , Оценка дисперсии выборки dt h r jhij-iw l. Полученная оценка cff)i 3с выхода треть егю 14 блока вычитания подается на блок 15 извлечения квадратиого корня. Умножитель-16 вычисляет проиэведбв. кие сГЕЫ С которое подается на вторые входы пертого 17 в второго 18 блоков сравнения. Полученное блоком 3 выбора м0Н№ мального звачения, минимальное значение f Y t fioaaeTcs на пе1®ый вход первого 12 блока вычитания, на второй вход которого постукает среднее- значение с выхода первого 7 делителя. Абсолютное зшчение разности yryi-ji -lfflliliQCTynaeT на первый вход первого. 17 блока сравнения. Если ,-iy, 1 сГПи37Г И, то первь1й блок 17 сравнения вырабатывает сигнал 1, идущий с его второго выхода да первый вход запоминающего блока 1, в котором стирается значение У vninDi как недостоверное. Над .оставшимся (iu-l)«Bayi значением повторяются все взышеописан- ные операции до тех пор, пока не будет выполнено условие y tM-e -mi:vi43| rf vi-e ri:v -€, з) где 6 - количество удаленных минимальных значений в исходной выборке, Е 0,1,2,... При выполнении условия (3) первый блок 17 сравнения вырабатывает сигнал I, идущий с первого выхода на первый вход Первого 20 ключа, который лропуокает выборку объема (Ц-б), оставшуюся в запоминающем блоке 1, через свой/ второй вход на блок 4 выбора максимального значения, где определяется максимальное значение yviQy tn-ED-Значение подается на первый вход второго 13 блока вычитания, на второй вход которого среднее значение с выхода первого 7 делителя. Абсолютное значение разности /Хтох О-WiCn-C / поступает на первый вход второго 18 блока сравнения, на второй вход .которого поступает произведение сГ И-бЗ л Гл-Пс выхода умножителя 16. Ecли У VlC кLИг -И1Iv1-tЗ /(f lEJг1ЫЗ, то второй 18 блок сравнения вырабатывает сигнал i, идущий с его второго Еыхода на второй вход запоминающего блока 1, в котором стирается значение X gjjCV-O как недостоверное. Над оставщиv cя (и - )-им значением повторяются описанные ваше операции до тех пор пока не будет выполнено условие . |Хуу,а У -г-кЗ-у« и-Е-к11 сГ и-е-КЗ-ЗгСм-е-Ю,(4) где К - количество удаленных значений в исходной хагборке, «0,1,2,... При выполнении условия (4) второй 18 блок сравнения вырабатывает сигнал 1, идупшй с его первого выхода на первый вход второго ключа 21, на второй Вход которого подается среднее значение ГиСи- -1. с выхода первого делителя 7, Второй ключ 21 пропускает среднее значение шСи-с- К 3 на выход устройства, которое принимается за истинное значение измеряемого параметра. Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет последовательную проверку измеренных значений сигнала датчика с учетом статистических свойств полученной выборки любого объема и уда- ление недостоверных значений, искаженных помехами. Повышение досговерности получаемой информации при контроле объектов имеет существенное народно-хозяйственное значение. Основным источником экономической эффективности от применентш предложенн ного устройства является повышение эффекттшности. контроля и управления объ актом на основе более точных значений измеряемых параметров. Экономический эффект от использова ния предлагаемого устройства на одном нефтегазодобывающем предприятии для контроля и управлеш-га объектами добычи и подготовки нефти обуславливается по- вышением точности измеряемых парамет ров на 1.., 3%, что снижает неоцреде ленность -в плашровании добычи нефти по предприятию-ориентировочно на 30.,. 5О т/сут. Уменьшение неопределенности в планировании добычи нефти снижает потребность в материально-энергетических и трудовых ресурсах. Ориентировочная экономическая эффективность от снижения неопределенности в добыче нефти на 40 т/сут. при себестоимости нефти около 8 руб./т составляет В год 4О- 365-8 115 тыс. руб. Формула изобретения Устройство для контроля параметров по авт. CS. № 849512, отличаю™ щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля, в него введены .третий ключ и последовательно соединенные третий блок сравне- ния, четвертый ключ и блок фyшiш of aль ного преобразования, выходом подключе ный к входу умножителя, второй выход третьего блока сравнения через третий 9ббёббб10 ,

ключ соединен с входом бпока задания Источники т1формацин,

корректирующих; коэффициентов, а входпринятые воВнимание при экспертизе

третьего бпока сравнения в вторые входы 1. Авторское свидетельство СССР третьего и четвертого кпючей подключены - № 849512, кл. & 05 В 23/02, к выходу счетчика.5 Q Об F 15/46, 1979 (прототип).

0

S&/jeff

//

/7

ff

//

7

/

I

6X0

//

//

/

ХЗ

лг